GIS在农业中的应用现状与前景展望

1、学 号 10290223 结课大论文专题gis应用学生姓名叶佳婕班级10地理信息系统2班联系方式绩2013年4月26日gis在农业中的应用现状与前景展望摘要综述地理信息系统（gis）的概念、功能和特征以及gis的发展过程和应用领域深入讨论了gis在农业资源调查与管理、农业区划、农业土地适宜性评价、农业生态环境研究、农业灾害预防、农作物估产及精确农业等方面的应用现状阐述了gis在农业领域应用研究的重要性及在推广应用中的限制因素，并对gis在农业领域未来的发展趋势进行了展望。关键词：地理信息系统（gis）；农业应用；精确农业；3s技术引言当前，农业正朝着集约化、现代化、数

2、字化的方向发展，随之产生了大量与地理属性有关的空间数据，使得传统数据管理系统逐渐暴露出其在管理和应用上的局限性。而正在快速发展并被广泛应用于各行各业的地理信息系统（gis）可以满足农业快速发展的要求，很好的服务于农业。地理信息系统（gis）是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件环境的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立起来的一类计算机应用系统。gis特有的空间信息管理与处理加工能力可以为农业的快速发展提供必要的技术支持。1、 地理信息系统概述1.1 gis

3、的概念 地理信息系统是以采集、存储、管理、分析、显示和应用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术l，是集计算机科学、空间科学、地学、环境科学、管理科学于一体的新兴边缘学科，是未来全球信息高速公路的组成部分2。地理信息系统经过近40多年的发展，已形成了较统一的功能结构3：（1）数据的采集与编辑；（2）数据管理；（3）空间查询与空间分析；（4）数据输出。1.2 gis的功能作为地理信息自动处理与分析系统，gis的功能覆盖了采集一分析一决策应用的全过程。由于地理信息系统发展的多源性，其功能具有可扩充性和应用的广泛性。mauguire等按照地理信息

4、系统中数据流程，将地理信息系统的功能分为5类10种：（1）采集、检验与编辑；（2）格式化、转换、概化；（3）存储与组织；（4）分析；（5）显示。其中，分析功能中的空间分析与模型分析功能称为地理信息系统高级功能。1.3 gis的特征（1）gis在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的思维方式。 （2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析和动态预测的能力。 （3）在计算机系统支持下，快速、精确、综合地进行地理定位和过程的动态分析，完成空间地理数据管理、分析、决策。 （4）实践证

5、明，人的因素在地理信息系统的发展过程中具有越来越重要的影响作用gis的许多应用问题已经超出技术领域的范畴。41.4 gis的应用领域地理信息系统功能的不断完善，使其越来越显示出它应用领域的广泛和强大的生命力以及非常广阔的应用前景，并成为了地理学的“第三代语言”。其具体应用领域涉及自然资源管理、土地管理、林业管理、农业和土壤、地质水文、市政管理、社会经济、景观生态学、环保、水利、军事、测绘、旅游等方面。52、 gis在农业中的应用现状 农业生产系统是一个高度复杂的自然一社会复合体系，对资源环境的信赖性较重，系统内各资源环境要素及其相对应的社会经济状态既有垂直变化也有水平差异，这也决定了其在时空中

6、的复杂性和变异性极强。传统数据管理系统和方法面对这一复杂系统产生的海量数据，尤其是大量的空间信息数据，已越来越显得“有心无力”，而与此同时，gis则凭借其特有的空间信息管理与处理加工能力成为了农业现代化及其可持续发展强有力的技术支持。 在国外，20世纪70年代gis开始应用于农业领域，涉及土地资源调查、土地资源评价、农业资源信息管理分析等方面。进入90年代，其应用不断深入和普及，主要用于区域农业可持续发展研究、农作物种以及集成现代高新技术的“精确农业”的研究与应用等领域。 80年代中期，我国开始将gis应用于农业领域，从最初的国土资源决策管理、农业资源信息管理、区域农业规划到现在的农作物估产研

7、究、区域农业可持续发展研究、农业生态环境监测、农业生产潜力研究、“精确农业”等方面，都取得了很大成绩，其中部分研究成果应用于农业生产，还获得了显著的经济效益6。2.1 农业资源调查与管理 农业资源是人们从事农业生产或农业经济活动所利用的各种物质与能量。农业资源调查就是针对农业资源的属性进行清查。gis建立这些属性的空间和统计数据库，信息来源于土壤图、气候图、各种统计报表等。gis将图形与数据库有机结合，可实现农业资源档案的计算机一体化，为农业资源自动化管理服务。利用gis建成的信息系统较传统的数据库管理系统查询更科学、空间数据更及时，农业资源统计表和图形的同时输出使得信息更直观。2.2 进行农

8、业区划 利用gis进行农业区划，可以将现在的自然资源、社会经济数据库与gis结合，快速形成各种农业区划统计图件。也可将遥感系统(rs)与gis相结合，利用rs的遥感结果，借助gis的先进功能对不同区划方案进行动态模拟与评价，编绘出各种综合评价图、区划图等，直观定量地显示区划结果。2.3 开展农业土地适宜性评价 农业土地适宜性评价是通过对农用土地自然属性的综合鉴定，将农用土地按质量差异分级，以阐明在一定科学技术水平下，农用土地在各种利用方式中的优劣及对农作物的相对适宜程度，是农业土地利用决策的一项重要基础性工作7。利用gis进行土壤适宜性评价就是将土壤类型、质地、有机质含量、氮磷钾含量等土地空间

9、和属性数据进行整合，依据各个因素对作物生长的重要性赋予权重，在地理信息系统中分析运算，生成土壤适宜性评价图，也可根据实际情况建立数学模型，进行农业土地适宜性的单因素评价和多因素综合评价，实现土地适宜性的分级。2.4 开展农业生态环境研究 地理信息系统在农业生态环境研究中应用广泛，主要有环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与生态管理以及面源污染防治等。就环境监测而言，依据gis的模型功能，结合环境监测日常工作需求，建立农业生态环境模型，模拟区域内农业生态环境的动态变化和发展趋势，为决策和管理提供依据;就环境质量而言，由于污染源的区域性、污染物的流动性以及区域梯度变化，用gis作

10、为支持系统可使环境质量评价结果更加科学和直观。2.5 进行农业灾害预测与控制 利用遥感、gis和计算机等技术对重大农业灾害进行综合测评，为政府和有关机构提供及时有效、准确可靠的决策信息，使减灾、防灾、救灾等有更充分的科学依据，为农业生产和农村经济稳定发展提供有力保证。对有灾害发生的区域，可以根据gis空间信息计算出的大致受灾面积，进而估算该区域的经济损失。根据gis的空间特性，对某一区域历史数据的演变分析，对区域内灾害发生的基本规律、时空分布、危害程度等进行综合评价和模拟，并对灾害发展趋势进行预测，为防灾、减灾提供分析对策。2.6 进行农作物估产与监测 农作物估产和监测对国家及时了解农作物产量

11、，制定粮食进出口政策和价格至为重要。其内容主要包括两方面：估算作物种植面积；由单产模型、长势遥感监测来确定估产模式。科学、准确地估产，提供数字化、图像化的农情，对政府进行科学、正确的决策具有重要意义。目前，由rs(遥感系统)、gis地理信息系统)、 gps(全球定位系统)现代信息传输技术结合构成的“3s”技术体系已被许多国家选用来进行农情监测分析。我国农作物遥感估产现已发展到小麦、水稻、玉米和牧草等多种农作物。2.7 在精确农业中的应用 精确农业是指运用遥感、遥测(如气温、土壤温度等的遥测)、gps、计算机网络、gis等信息技术、土壤快速分析技术、自动滴灌技术、自动耕作与收获技术、保存技术等定

12、位到中、小尺度的农田，在微观尺度上直接与农业生产活动和管理相结合的高新技术系统8 gis在精确农业中的应用主要包括以下几个方面： (1)gis是精确农业整个系统的承载动作平台和基础，各种农业资源数据的流入、流出以及对信息的决策、管理都要经过gis来执行。 (2)gis作为精确农业的核心组件，将rs、gps、专家系统、决策支持系统等组合起来，起到“容器”的作用。 (3)在精确农业中，gis还用于各种农田土地数据，如土壤、自然条件、作物苗情、产量等的管理与查询，也能采集、编辑、统计、分析不同类型的空间数据。（4)作物产量分布图等农业专题地图的绘制和分析也都由gis来完成。2.8 在农业领域其他方面

13、的应用 农业是与自然环境息息相关的产业，其中的很多问题都涉及到空间问题。gis作为解决空间问题的有效工具，不仅在上述几个方面得到较深入的应用研究，还渗透到农业领域的其他方面，如将gis用于评价农业化学品投入的效率、农业灌溉的空间预测、农业非点源污染的模拟、农业小流域治理、农业气象服务、农业生态规划等方面。3、 gis在我国农业发展中的应用前景gis在我国农业领域的应用研究已经初具规模，逐渐缩小了同发达国家的差距，但是仍然存在以下不足：（1）gis用于农业领域还仅限于局部地区，没有大规模的推广，而且gis的应用步伐还远落后于当前的研究进度。（2）没有进行系统性的应用研究工作，仅是深入研究了gis

14、在某一方面的或某些方面的应用，使得该技术的应用比较零散、小具规模。随着gis技术的不断发展，其在我国农业领域的应用范围和程度也将不断扩大和加深。具体应用前景如下：（1）地理信息系统同专家系统结合产生智能gis系统，可以非常有效的解决农业领域复杂的空间问题。利用gis理论，以gis为平台广泛开展农业专家系统的研究，建立成熟的基于gis的数据自动采集和分析的专家系统和决策支持系统。利用这种智能型的地理信息系统来解决不能用算法解决的复杂问题，将使gis在农业领域的应用获得更大的拓展。（2）gis同网络相结合，实现空间信息网络化，进而可以便利的查询、分析空间信息，辅助决策和管理。（3）gis的发展将促使3s技术充分集成，为各种农业信息的采集、存储、分析、处理和应用提供支持，促进精细农业的发展。4、 结束语 我国是农业大国，实现农业的可持续发展事关全局。gis处理空问问题的超强能力可以支持和促进农业的可持续发展，因此，应该更好的推进gis在农业中的应用和研究工作，使gis更好的为农业的发展服务。参考文献1张超.地理信息系统m北京: 高等教育出版社，1995.11-23.2何志文.我国制图技术发展现状 j数字制图，1995,(1):59-136.3毋河海，龚健雅.地理信息系统（gis）空间数据结构与处理技术m北京:测绘出版社，1997.15-